UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ RODRIGO MANOEL DO NASCIMENTO

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ RODRIGO MANOEL DO NASCIMENTO ESTUDO DA ADITIVAÇÃO DO METACAULIM DE ALTA REATIVIDADE, PRODUZIDO POR MEIO DO MÉTODO DE CALCINAÇÃO FLASH EM CIMENTO PORTLAND CURITIBA 2009

2 RODRIGO MANOEL DO NASCIMENTO ESTUDO DA ADITIVAÇÃO DO METACAULIM DE ALTA REATIVIDADE, PRODUZIDO POR MEIO DO MÉTODO DE CALCINAÇÃO FLASH EM CIMENTO PORTLAND Dissertação apresentada como requisito parcial à obtenção do grau de mestre, Programa de Pós- Graduação em Engenharia PIPE, Área de Concentração: Engenharia e Ciência dos Materiais, Setor de Tecnologia, Universidade Federal do Paraná. Orientador: Prof.Dr. Fernando Wypych CURITIBA 2009

3 Dedico este trabalho a minha esposa que com muita sabedoria e amor me apoiou nas horas de maior dificuldade.

4 AGRADECIMENTOS Agradeço ao meu orientador, Prof. Dr. Fernando Wypych, e a banca de exame de qualificação/defesa de dissertação composta pelos Prof. Dr. Kleber Franke Portela LACTEC, Prof. Dr. Dante Homero Mosca Junior DF/UFPR e Prof. Dr. Carlos Maurício Lepienski DF/UFPR, a coordenação, professores e funcionários do Programa de Pósgraduação em Engenharia - PIPE, pelo empenho, dedicação e toda a atenção dispensada. Ao Prof. Dr. Francisco Carlos Serbena, do DF/UEPG que aceitou o convite para participar da Banca da defesa de minha dissertação de mestrado. A Votorantim Cimentos Brasil Ltda., por ter acreditado em mim e me dado a chance de mostrar meu trabalho. Aos colegas do laboratório de pesquisa da Votorantim Cimentos pelo apoio nas análises realizadas, nas quais me auxiliaram quando necessário. Agradeço especialmente aos coordenadores Dr. Luiz Carlos Ferracin, Dr. Isac José da Silva, Engenheiro de Projeto João Jayme Iess, Coordenador de Pozolanas José Eustáquio Machado e ao Chefe de Pesquisa e Desenvolvimento Clair Ceron. Agradeço a toda minha família que sempre esteve ao meu lado, neste, e em todos os momentos da minha vida. A todos os demais que, direta ou indiretamente, contribuíram para a realização deste trabalho.

5 RESUMO A utilização de pozolanas adicionadas em concretos e cimentos há anos é o objetivo de pesquisas no sentido de obtenção de materiais mais duráveis e econômicos. O cimento produzido com a adição de metacaulim de boa qualidade confere alta impermeabilidade e consequentemente maior durabilidade além da redução de seu calor de hidratação. Neste trabalho esta mostrando como se pode produzir um metacaulim de forma eficiente e controlada pela calcinação rápida (flash), sendo que este se apresenta de ótima qualidade em comparação aos produzidos em fornos tradicionais, os quais são normalmente contaminados com caulim e mulita. Após adição do metacaulim em concentração fixa de 10% aos componentes precursores do cimento, os materiais foram submetidos a diferentes tipos de moagens, seguidos de calcinação. Observou-se que o metacaulim possui um menor teor de caulim e mulita que os fabricados em fornos tradicionais e os cimentos resultantes, independentes do sistema de moagem, foram de excelente qualidade, possuindo propriedades mecânicas superiores às especificadas em normas. A utilização de metacaulins de boa qualidade além de proporcionar uma melhora nas propriedades mecânicas do cimento, permite o uso de uma matéria prima de baixo valor agregado e em menor quantidade. A taxa de emissão de dióxido de carbono por tonelada de cimento obtido também foi menor e com economia de energia, já que o metacaulim pode ser gerado em temperaturas da ordem de 500 C. Palavras-chave: Pozolana. Metacaulim. Calcinação Flash

6 ABSTRACT The use of pozolan as an addition to concrete and cement has been the objective of many researchers for many years with the aim to obtain more durable materials with low cost. The cement produced with the addition of metakaolin confers high impermeability and consequently larger durability besides the reduction of heat of hydration.this study shows an efficient and controlled method to produce metakaolin through fast calcination (flash), resulting in high quality product in comparison with that produced in traditional calcination ovens, the later being normally contaminated with kaolin and mullite. After addition of metakaolin in a fixed concentration (10 %) to the precursor cement components, the materials were subjected to different types of grindings followed by calcination. It was observed that metakaolin thus produced has smaller contents of kaolin and mullite than those manufactured in traditional ovens. Independent of the grinding procedure, the resulting cements were found to be of excellent quality exhibiting superior mechanical properties than specified in standards. The use of metakaolins of good quality resulted in many advantages such as use of a raw material of low aggregate value, reduction of the use of raw materials, decreased amount of carbon dioxide emission per ton of obtained cement and the reduction of energy consumption besides providing improved mechanical properties to the cement, since metakaolin can be obtained in temperatures of the order of 500 C. Keywords: Pozolan. Metakaolin. Calcinacion Flash

7 LISTA DE FIGURAS Figura 1 Representação esquemática da estrutura da caulinita (a). Representação esquemática da lamela (b), visão superior (c) e inferior (d) da lamela. (WYPYCH e SATYANARAYANA, 2004)...17 Figura 2 Visualização de cristais de caulinita (a,b), em microscópio eletrônico de varredura (WYPYCH e SATYANARAYANA, 2004)...18 Figura 3 Representação esquemática da estrutura de uma planta tradicional de calcinação de pozolana Figura 4 Representação esquemática da estrutura de uma planta piloto de calcinação flash; tela retirada do software de controle da planta Figura 5 Representação ampliada esquemática do reator de calcinação de uma planta piloto de calcinação flash; tela retirada do software de controle da planta...35 Figura 6 Moinho de bolas utilizado para moagem das argilas...38 Figura 7 Prensa de rompimento de corpos de prova, modelo Toniprax Figura 8 Equipamento de DRX, modelo X-PERT, da marca Phillips...40 Figura 9 Equipamento de XRF, modelo Magi X - Pro da marca PHILLIPS Figura 10 Equipamento de análise térmica modelo SDT Figura 11 Banho termostático com controlador de velocidade e agitação mecânica...43 Figura 12 Permeabilímetro de Blaine semi-automático...45 Figure 13 - Foto ilustrativa do granulometro a Laser Mastersizer 2000 Malvern...45 Figura 14 XRD da amostra A crua, calcinada em forno flash e mufla à 900 C Figura 15 XRD de raios X da amostra B crua, calcinada em forno flash e mufla à 900 C Figura 16 Difratogramas de raios X da amostra C crua, calcinada em forno flash e mufla à 900 C Figura 17- Curva de DTA esquemática para caulinita (adaptado de SANTOS, 1989)...52

8 Figura 18 Curva de análise térmica (TGA/DTA) da amostra crua A...52 Figura 19 Curva de análise térmica (TGA/DTA) da amostra crua B...53 Figura 20 Curva de análise térmica (TGA/DTA) da amostra crua C...54 Figura 21 Comparativo de moagem do caso tipo Figura 22 Comparativo de moagem do caso tipo Figura 23 Comparativo de moagem do caso tipo Figura 24 Comparativo de casos de moagem diferente com a amostra A Figura 25 Comparativo de casos de moagem diferente com a amostra B Figura 26 Comparativo de casos de moagem diferente com a amostra C...64

9 LISTA DE TABELAS Tabela 1 Dados referentes ao moinho de bolas utilizado...38 Tabela 2 Programa qualitativo XRF...42 Tabela 3 Caracterização química das argilas por XRF Tabela 4 Medida quantitativa da atividade de uma pozolana...50 Tabela 5 Índice de atividade pozolânica com cal, como descrito na norma, NBR 7215 ABNT (1996)...51 Tabela 6 Caracterísitcas físicas e químicas do cimento Portland preparado em laboratório...55 Tabela 7 - Moagem de misturas de materiais...56 Tabela 8 Caracterização química das misturas de metacaulim com cimento Portland preparado em laboratório...56 Tabela 9 Caracterização física e granulométrica das misturas de cimento e metacaulim Tabela 10 Caracterização granulométrica das misturas de cimento e metacaulim...59

10 LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas CP I - Cimento Portland comum CP I-S - Cimento Portland comum com adição CP II-E - Cimento Portland composto com escória CP II-F - Cimento Portland composto com filler CP II-Z - Cimento Portland composto com pozolana CP III - Cimento Portland de alto-forno CP IV - Cimento Portland Pozolânico CP V-ARI - Cimento Portland de alta resistência inicial CSH - Silicato de cálcio hidratado ou tobermorita C2ASH8 - Silicato bi cálcico de alumínio hidratado ou stratlingita C3ASH6 - Silicato tri cálcico de alumínio hidratado ou hidrogarnet C3SSCH30 -Silicatos, sulfatos e carbonatos tri cálcicos hidratados ou Taumasita C4AH13 C6AS3H32 DTA EDX GLP kv LACTEC MPa NM NMR PPCF SEM TGA - Silicato tetra cálcico de alumínio hidratado ou hidrogarnet - Sulfoaluminato de cálcio ou etringita - Análise termodiferencial - Análise de energia dispersiva - Gás Liquefeito de Petróleo - Kilovolt - Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento - Megapascal - Norma MERCOSUL - Ressonância magnética nuclear - Planta Piloto de queima rápida Calcinação Flash - Microscopia eletrônica de varredura - Análise termogravimétrica µm - Micrômetro XRD - Difração de raios X

11 SUMÁRIO LISTA DE FIGURAS...7 LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS INTRODUÇÃO OBJETIVOS DO TRABALHO FUNDAMENTOS TEÓRICOS POZOLANA METACAULIM CIMENTO Cimento Portland comum (CP I) Cimento Portland comum com adição (CP I-S) Cimento Portland composto com escória (CP II-E) Cimento Portland composto com pozolana (CP II-Z) Cimento Portland composto com filler (CP II-F) Cimento Portland de alto-forno (CP III) Cimento Portland Pozolânico (CP IV) Cimento Portland de alta resistência inicial (CP V-ARI) ARGAMASSAS DE CIMENTO COM METACAULIM CONCRETOS COM ADIÇÃO DE METACAULIM PRODUÇÃO DE METACAULIM PROCESSO DE QUEIMA RÁPIDA (FLASH) MATERIAIS E MÉTODOS ARGILAS/ARGILOMINERAIS MOAGEM DAS AMOSTRAS CIMENTO PORTLAND ENSAIOS FÍSICOS E MECÂNICOS... 39

12 3.5 DIFRAÇÃO DE RAIOS X FLUORESCÊNCIA DE RAIOS X ANALISADOR TÉRMICO TGA/DTA ENSAIO DE CHAPELLE DETERMINAÇÃO DE FINURA DAS AMOSTRAS DE CIMENTO DETERMINAÇÃO DA GRANULOMETRIA DAS AMOSTRAS DE CIMENTO E METACAULIM RESULTADOS E DISCUSSÕES RESULTADOS DE CARACTERIZAÇÃO DOS ARGILOMINERAIS ENSAIO DE CARACTERIZAÇÃO DO CIMENTO PADRÃO MISTURAS DE METACAULIM COM CIMENTO CP II-E PRODUZIDO EM LABORATÓRIO CARACTERIZAÇÃO QUÍMICA DAS MISTURAS DE CIMENTO E METACAULIM ANÁLISE FÍSICA DAS MISTURAS DE CIMENTO E METACAULIM CARACTERIZAÇÃO GRANOLUMÉTRICA DE CIMENTO E METACAULIM COMPARATIVO DAS RESISTÊNCIAS À COMPRESSÃO DA MISTURAS DE CIMENTO E METACAULIM CONCLUSÃO SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS: REFERÊNCIAS ANEXOS...74

13 1 INTRODUÇÃO De acordo com SHERIVE (1997) apesar da existência das estradas de concreto e das edificações em cimento, que se percebe por toda parte, é difícil imagina o enorme crescimento da indústria de cimento durante a década passada. A humanidade descobriu há muito tempo, que algumas rochas naturais, depois de uma simples calcinação, davam um produto que endurecia pela adição de água. O conhecimento de cimento existe desde a antiguidade, na construção das pirâmides, os egípcios utilizaram um tipo de cimento. Os gregos e romanos usaram tufo vulcânico misturado a cal na forma de um cimento, e muitas construções com este material ainda estão de pé. Em 1824, um inglês, Joseph Aspidim, patenteou um cimento artificial feito pela calcinação de calcário argiloso. O cimento foi chamado de portland, pois o concreto que se obtinha com ele assemelhava-se a uma famosa pedra de construção proveniente da Ilha de Portland, nas vizinhanças da Inglaterra. O clinquer resultante da queima de uma mistura de argila e calcário, ou de materiais semelhantes é conhecido como cimento portland para distinguir se do cimento natural, da pozolana ou de outros cimentos. De acordo com ZAMPIERI (1993), o nome pozolana é derivado do nome da localidade de Pozzuoli, nas imediações do Monte Vesuvio, na Itália. As pozolanas são encontradas em cinzas vulcânicas, conhecidas por cinzas pozolânicas ou pumicide. Entretanto, a designação de pozolana se estendeu aos materiais produzidos industrialmente, como as argilas calcinadas e derivados de cinzas volantes de processos de queima industrial. As primeiras utilizações conhecidas das pozolanas datam dos tempos do Império Romano, quando se descobriu que as cinzas vulcânicas da região de Puzzuoli, finamente trituradas e misturadas com cal, produziam uma argamassa resistente e duradoura. Descobertas as propriedades ligantes, os romanos fizeram uso amplo das pozolanas. Elas foram utilizadas na fabricação do opus coementicium (o cementizio), que é uma argamassa criada pela mistura de pozolana com cal (proporção de 2:1) antes da adição de água. 13

14 A utilização do metacaulim nos concretos tem sido largamente divulgada em função da sua capacidade em reduzir o consumo de cimento Portland, cuja produção tem sido prejudicial ao meio ambiente não só na extração da matéria prima como, também, pelos elevados teores de emissão de CO 2 na sua produção. Procurou-se restringir a abrangência deste trabalho à queima rápida da caulinita de diferentes localidades em forno piloto da indústria cimenteira e a observar o comportamento deste material misturado a um cimento produzido em laboratório. O aspecto econômico foi um grande fator nesta pesquisa e chamou a atenção para o fato de promover, em condições de igualdade, a análise comparativa entre os métodos de queima tradicional e a queima rápida, calcinação flash, da caulinita. 1.1 OBJETIVOS DO TRABALHO Um estudo interessante foi o de SALVADOR (1995), realizado na França, o qual comparou a calcinação flash com a calcinação tradicional, mostrando que a calcinação flash permitiu a desidroxilação da argila pulverizada de caulinita dentro de alguns segundos, enquanto que a calcinação tradicional requereu um tempo maior. Os produtos da calcinação flash revelaram diferentes propriedades estruturais. Dois testes diferentes de reatividade com hidróxido de cálcio foram necessários para verificar as propriedades pozolânicas dos produtos formados nas temperaturas de seus estudos, ou seja: força de compressão dos cilindros curados de metacaulim mergulhados em solução de água de cal e o teste de Le Chapelle. Após os testes, foi possível concluir os melhores parâmetros de temperatura e tempo de residência para produzir metacaulim com reatividade pozolânica igual, ou melhor, que as processadas em fornos rotativos. O objetivo desta pesquisa foi à produção de um metacaulim com um menor teor de caulim e mulita que os fabricados em fornos tradicionais e a sua utilização como aditivo em cimentos. Com detalhes, foram estudadas as propriedades mecânicas do cimento em função da: adição de metacaulim calcinado em fornos tradicionais e em fornos de calcinação rápida; 14

15 influência dos diferentes tipos de moagens feitas em laboratório; influência da ordem da adição dos componentes do cimento feito em laboratório; fonte dos diferentes metacaulins, os quais apresentam diferentes teores de contaminantes. 15

16 2 FUNDAMENTOS TEÓRICOS 2.1 POZOLANA A utilização das argamassas pozolânicas perdeu-se com a desagregação do Império Romano e foi retomada a partir dos renascentistas. A reutilização dessas pozolanas, que originaram os modernos cimentos, se deve aos humanistas italianos. Fillipo Brunellschi, um dos grandes arquitetos e construtores renascentistas, utilizou a técnica das argamassas pozolânicas de cura rápida na construção de pontes e cúpulas. Os humanistas italianos e os renascentistas introduziram, em larga escala, o uso das pozolanas, o que levou à procura de fontes alternativas não-naturais. Descobriu-se que muitos materiais ricos em sílica não-cristalina exibem a mesma propriedade cimentante, sendo conhecidos como pozolanas artificiais. Entre as pozolanas artificiais, destacam-se as argilas calcinadas, as cinzas volantes e as terras diatomáceas calcinadas. A pozolana é um material silicoso ou silicoaluminoso que, quando moído finamente, reage com hidróxido de cálcio e forma compostos cimentícios insolúveis em água. O material pode ser natural, como as cinzas vulcânicas, ou artificiais, no caso de argilas calcinadas, como a caulinita, que tem como produto o metacaulim. Sua composição ideal é representada em óxidos na porcentagem de 46% de SiO 2, 39,50% de Al 2 O 3 e 13,96% de H 2 O (SANTOS, 1989), num total de 100 % em massa, embora, na natureza, a caulinita ocorra com impurezas como o quartzo, o TiO 2 e outros argilominerais. Os argilominerais mais utilizados para a produção de pozolanas são as caulinitas, montmorilonitas e as ilitas (SANTOS, 1992). O argilomineral caulinita é formado pelo empilhamento regular de lamelas do tipo 1:1, em que cada lamela consiste em uma folha de tetraedros de sílica e uma folha de octaedros de gibbsita sendo que as lamelas são ligadas entre si pelas ligações de hidrogênio, produzindo uma estrutura altamente coesa (FIGURA 1). 16

17 Figura 1 Representação esquemática da estrutura da caulinita (a). Representação esquemática da lamela (b), visão superior (c) e inferior (d) da lamela. (WYPYCH e SATYANARAYANA, 2004). O caulim consiste, essencialmente, de um alumino silicato hidratado, associado a Mn, Fe, Ca, K e Na. A estrutura da caulinita se apresenta com vários graus de cristalinidade e com uma distância interplanar basal de 7,16 Å (FIGURA 1). A morfologia dos cristais varia de acordo com a sua gênese e grau de cristalinidade, como observado na FIGURA 2. 17

18 (a) 10µm (b) (a) (b) Figura 2 Visualização de cristais de caulinita (a,b), em microscópio eletrônico de varredura (WYPYCH e SATYANARAYANA, 2004). 18

19 2.2 METACAULIM Caulinita, diquita e nacrita são variedades polimórficas da caulinita se diferenciam na forma como se juntam as folhas tetraédricas e octaédricas, o que modifica as medidas da cela unitária dos minerais. A fórmula ideal da lamela para representar a cela unitária é Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4, com equilíbrio entre as cargas negativas e positivas. A haloisita se diferencia ainda pela maior desordem da posição das folhas e a existência de água entre as lamelas. A caulinita sofre alterações em suas propriedades físicas e químicas, quando submetida a tratamentos térmicos. A calcinação das argilas afeta a atividade pozolânica do produto resultante. A argila se torna mais reativa quando ocorre a desidroxilação, resultando em colapso e desarranjo da sua estrutura, sem a cristalização dos óxidos resultantes. Metacaulim é uma classe de materiais pozolânicos obtidos da calcinação, entre 700 C e 800 C, de argilominerais cauliníticos e é normalmente chamado de caulim. O termo caulim faz referência à mistura de diferentes variedades polimórficas da caulinita, sendo a mais comum a própria caulinita e haloisita. Diquita e nacrita são outras variedades polimórficas menos comuns na natureza. Dentre os diversos caulins utilizados para a produção de pozolanas, citam-se, por exemplo, a caulinita e a haloisita que, quando convertidas a metacaulim, são denominadas, respectivamente, metacaulinita e metahaloisita. A conversão de caulim em metacaulim é apresentada na equação 1 (NITA, JOHN, DIAS, SAVASTANO e TAKEASHI, 2004). 500 C ( OH ) AlO 2 SiO + H O Al2Si2O Caulinita Equação 1 Metacaulinita 2 O metacaulim é estudado devido a suas elevadas propriedades pozolânicas e seu elevado grau de pureza, devido às baixas reações de substituição isomórfica (WILD ET al., 1996, COLEMAN e PAGE, 1997). Pelo estudo de ROJAS e ROJAS (2003), concluiu-se que a reação pozolânica entre o metacaulim e o hidróxido de cálcio produz a reação CSH (silicato de cálcio hidratado), 19

20 C 2 ASH 8 (silicato bi cálcico de alumínio hidratado ou stratlingita), C 4 AH 13 e C 3 ASH 6 (silicato tri e tetra cálcico de alumínio hidratado ou hidrogarnet). Entretanto, verificaram que a presença ou a ausência destas fases hidratadas depende de parâmetros diferentes, tais como a temperatura de cura e a matriz usada. O metacaulim, o hidróxido de cálcio (cal apagada) e as matrizes do cimento, misturados com metacaulim foram estudados por ROJAS e ROJAS (2003); as amostras foram armazenadas e curadas a 60 C, com até 123 dias da hidratação, sendo que a natureza, a seqüência e a cristalinidade das fases hidratadas foram analisadas com técnicas da análise térmica (TGA/DTA) e de difração de raios X (XRD). Os resultados do estudo mostraram que a seqüência e a formação das fases hidratadas foram diferentes em ambas as matrizes curadas a 60 C, ou seja, em uma matriz de metacaulim e cal, C 2 ASH 8, C 4 AH 13 e C 3 ASH 6 foram as fases principais hidratadas; enquanto, na mistura de metacaulim e cimento, a fase C 2 ASH 8 foi a única fase hidratada pela reação pozolânica. SHVARZMAN (2003) trabalhou com o efeito de parâmetros de tratamento de calor no processo de desidroxilação e amorfização dos materiais cauliníticos, tais como argilas naturais e artificiais de caulim com quantidades diferentes de fase amorfa (metacaulim). O processo de desidroxilação e amorfização da caulinita do estudo foi caracterizado pelas técnicas de DTA e TGA com espectrometria de massa e por XRD; a relação entre a atividade química, o índice da força da atividade e o índice amorfo da fase foram encontrados e discutidos e os resultados obtidos foram importantes para otimização do processo de produção, em grande escala, do metacaulim que foi usado como aditivo de mistura pozolânica. ALONSO e PALOMO (2001) mencionaram que os produtos originados na reação alcalina da ativação do metacaulim, na presença do hidróxido de cálcio, variam em função da concentração do hidróxido de cálcio utilizado para ativar a mistura. A fim de estudar estes produtos da reação, foi feita uma série de misturas de hidróxido de cálcio e de metacaulim na proporção de 1:1, com concentrações diferentes de hidróxido de cálcio e massas de metacaulim de 5, 10, 12, 15 e 18%, a 45 C, durante 24h. As etapas da ativação foram examinadas com o calorímetro isotérmico de condução e a caracterização dos produtos da reação foi realizada por meio da análise química e das técnicas instrumentais, como a XRD e a ressonância magnética nuclear (NMR). A ativação do metacaulim, nas circunstâncias descritas previamente, ocorre somente a uma extensão 20

21 menor e o produto principal da reação foi o gel de CSH. Em todos os casos, foi observada a formação do gel de CSH como os produtos secundários da reação. CABRERA e ROJAS (2001) estudaram a cinética das reações de uma mistura de metacaulim e hidróxido de cálcio na água à temperatura de 60 C por análise térmica. Os resultados numéricos obtidos foram usados para determinar a natureza da reação, a qual mostrou que a reação pozolânica de difusão é controlada, sendo a sua natureza e a sua quantidade determinadas pelas análises de DTA, TGA e XRD. Já, PALOMO (1999) relatou que a ativação dos álcalis do metacaulim é uma maneira de produzir materiais com elevada força cimentante. A pesquisa foi iniciada para estudar a estabilidade destes materiais quando exposto às soluções agressivas. Os prismas da argamassa, feitos por PALOMO (1999) de areia, metacaulim com álcali ativo e água deionizada, foram imersos em uma solução de sulfato de sódio (4,4 %, em peso) e em uma solução de ácido sulfúrico 0,001 mol/l. Os prismas foram removidos das soluções em 7, 28, 56, 90, 180, e 270 dias, sendo suas propriedades físicas, mecânicas, e microestruturais medidas. Observou-se que a natureza da solução agressiva teve efeito negativo na evolução da microestrutura e na resistência destes materiais. Verificou-se, também, que as amostras de 90 dias e acima tiveram um ligeiro aumento em suas resistências pelo método de flexão. Essa tendência foi mais pronunciada naquelas amostras curadas em soluções do sulfato de sódio. Esse comportamento pode ser relacionado à mudança na microestrutura da matriz cimentícia dos prismas curados por mais de 90 dias. Alguns dos materiais amorfos haviam cristalizado na forma de zeólita. As análises de DTA e TGA, realizadas por KLIMESCH e RAY (1998), para monitorar a evolução da reação dos produtos da hidratação da pastas de metacaulim com cal e quartzo, C 4 AH 13 e C 3 ASH 6, foi sempre uma das fases encontrada nas adições do metacaulim e surgia sempre antes do CSH. Esses fatos explicam as inconsistências aparentes da literatura, porque a existência continuada de C 4 AH 13 e C 3 ASH 6 depende de fatores como a composição do tempo e do volume de reação. As análises de DTA e TGA indicaram que a reação do hidróxido de cálcio com o quartzo retarda as diferenças na estrutura do ânion do silicato precursor de hidratos de silicato de cálcio com adição crescente de metacaulim. 21

22 2.3 CIMENTO O cimento Portland é um material, em forma de pó, constituído de silicatos e aluminatos de cálcio. Estes materiais, ao serem misturados com água, hidratam-se, tendo a massa formada endurecida por conseqüência da elevada resistência mecânica. Este cimento é resultado da moagem de uma rocha artificial, produzida em fornos rotativos, conhecida por clínquer. O clínquer é obtido pela mistura de calcário e argila, convenientemente dosados, homogeneizados e aquecidos, até a formação de 30 % de fase liquida do material, de forma que toda a cal se combine com os materiais argilosos, não resultando em cal livre residual, o qual é prejudicial ao cimento por ser expansivo, quando em contato com umidade. Após a formação desta rocha artificial, a mesma vai para um silo, onde fica armazenada até ser enviada, por uma balança dosadora, junto com determinados materiais, para um moinho de bolas, onde a moagem e mistura destes materiais produzirá um tipo específico de cimento. Hoje, o cimento Portland é normatizado e existem vários tipos no mercado: CP I Cimento Portland comum CP I-S Cimento Portland comum com adição CP II-E Cimento Portland composto com escória CP II-Z Cimento Portland composto com pozolana CP II-F Cimento Portland composto com filler CP III Cimento Portland de alto-forno CP IV Cimento Portland Pozolânico CP V-ARI Cimento Portland de alta resistência inicial Cimento Portland comum (CP I) A única adição presente no CP I é o gesso (cerca de 3 %, que também está presente nos demais tipos de cimento Portland). O gesso atua como um retardador de pega, o que evita a reação imediata da hidratação do cimento. A norma brasileira que trata desse tipo de cimento é a NBR

23 2.3.2 Cimento Portland comum com adição (CP I-S) O CP I-S tem a mesma composição do CP I (clínquer e gesso), porém com adição reduzida de material pozolânico (de 1 a 5 % em massa). Esse tipo de cimento tem menor permeabilidade devido à adição de pozolana. A norma brasileira que trata desse tipo de cimento também é a NBR Cimento Portland composto com escória (CP II-E) Os cimentos CP II-E são ditos compostos, pois apresentam, além da sua composição básica (clínquer e gesso), outro material. O CP II-E, contém escória granulada de alto-forno, o que lhe confere a propriedade de baixo calor de hidratação. O CP II-E é composto de 56 % a 94 % de clínquer, gesso e 6 % a 34 % de escória, e pode ou não ter adição de material carbonático, no limite máximo de 10 % em massa. O CP II-E é recomendado para estruturas que exijam um desprendimento de calor moderadamente lento. A norma brasileira que trata desse tipo de cimento é a NBR Cimento Portland composto com pozolana (CP II-Z) O CP II-Z contém adição de material pozolânico que varia de 6 % a 14 % em massa, o que confere ao cimento menor permeabilidade. É ideal para obras subterrâneas, principalmente com presença de água, inclusive marítimas. O cimento CP II-Z também pode apresentar adição de material carbonático (filler), no limite máximo de 10 % em massa. A norma brasileira que trata desse tipo de cimento é a NBR Cimento Portland composto com filler (CP II-F) O CP II-F é composto de 90 % a 94 % de clínquer e gesso, com adição de 6 % a 10 % de material carbonático (filler) em massa. Esse tipo de cimento é recomendado desde estruturas em concreto armado até argamassas de assentamento e revestimento; porém, não é indicado para aplicação em meios muito agressivos. A norma brasileira que trata desse tipo de cimento é a NBR

24 2.3.6 Cimento Portland de alto-forno (CP III) O cimento Portland de alto-forno contém adição de escória no teor de 35 % a 70 % em massa, o que lhe confere baixo calor de hidratação, maior impermeabilidade e durabilidade. É recomendado tanto para obras de grande porte e ambientes agressivos (barragens, fundações de máquinas, obras em ambientes agressivos, tubos e canaletas para condução de líquidos agressivos, esgotos e efluentes industriais, concretos com agregados reativos, obras submersas, pavimentação de estradas, pistas de aeroportos, etc.), como também para aplicação geral em argamassas de assentamento e revestimento, estruturas de concreto simples, armado ou protendido, etc. A norma brasileira que trata desse tipo de cimento é a NBR Cimento Portland Pozolânico (CP IV) O cimento Portland Pozolânico contém adição de pozolana no teor que varia de 15 % a 50 % em massa. Esse alto teor de pozolana confere ao cimento alta impermeabilidade e, conseqüentemente, maior durabilidade. O concreto confeccionado com o CP IV apresenta resistência mecânica à compressão superior ao concreto de cimento Portland comum em longo prazo. É especialmente indicado em obras expostas à ação de água corrente e ambientes agressivos. A norma brasileira que trata desse tipo de cimento é a NBR Cimento Portland de alta resistência inicial (CP V-ARI) O CP V-ARI, assim como o CP I, não contém adições; porém pode conter até 5 % em massa de material carbonático. O que o diferencia deste último é o processo de dosagem e produção do clínquer. O CP V-ARI é produzido com um clínquer de dosagem diferenciada de calcário e argila, se comparado aos demais tipos de cimento, e com moagem mais fina. Esta diferença de produção confere a esse tipo de cimento alta resistência inicial do concreto em suas primeiras idades, podendo atingir 26 MPa de resistência à compressão em apenas 1 dia de idade. É recomendado em obras onde seja necessária a desenforma rápida de peças de concreto armado. A norma brasileira que trata desse tipo de cimento é a NBR

25 2.4 ARGAMASSAS DE CIMENTO COM METACAULIM Foi estudado por OLIVEIRA e BARBOSA (2006) o desempenho mecânico de argamassas, nas quais foi utilizado um caulim calcinado proveniente do Estado da Paraíba, como material de substituição parcial do cimento Portland. Utilizaram-se duas granulometrias do caulim, as que passavam nas peneiras ABNT 200 (0,074 mm) e ABNT 325 (0,044 mm); o caulim foi calcinado nas temperaturas de 700 C, 800 C e 900 C pelo tempo de 2h. As argamassas estudadas apresentaram resistência superior em relação à da referência, até o teor de 30% de substituição. Pelo estudo de LUNA e GARCIA (2006), a hidratação e as propriedades das pastas de cimento compostas com 75% de gesso em massa foram investigadas juntamente com a escória de alto-forno e o metacaulim para verificar a reação de sulfoaluminato de cálcio ou etringita (3CaO Al 2 O 3 3CaSO 4 31H 2 O). As pastas foram curadas sob a água na temperatura de 20 C por 360 dias, sendo que todas as pastas desenvolveram e mantiveram a força sob a água, exceto aquelas de gesso comercial. A adição do metacaulim teve um efeito positivo; após 360 dias, as forças compressivas foram de 13,4, 13,8 e 14,6 MPa, sendo estes valores obtidos para as misturas com 0%, 5% e 10% de metacaulim, respectivamente. O gesso reagiu rapidamente nos primeiros dias; porém, ainda reagiu após um ano, já, a escória, reagiu de forma mais lenta e o metacaulim foi muito reativo, contribuindo com a formação da etringita e aumentando a força de compressão, desde as idades iniciais. LEE, MOON, HOOTON e KIM (2005) relataram um estudo experimental na resistência da argamassa e da pasta na qual incorporam o metacaulim na proporção de 0%, 5%, 10% e 15%, frente uma solução de MgSO 4. Os autores mencionaram que tanto a resistência das argamassas como a diminuição na força de compressão e expansão dos corpos de prova foram medidas usando o exame visual, e que os resultados confirmaram que as argamassas com um teor elevado de metacaulim mostraram uma resistência menor com uma concentração mais elevada de sulfato na solução de magnésio. Entretanto, em uma concentração mais baixa, não havia nenhuma diferença visivelmente notável na deterioração das argamassas, mesmo até 360 dias da exposição. O efeito negativo do metacaulim na resistência com sulfato de magnésio foi atribuído, parcialmente, à formação do gesso, mas não da etringita e da taumasita 25

26 (Ca3Si2[6][(OH)12 (CO3)2 (SO4)2] 24H2O). A diminuição do hidróxido de cálcio e o aumento de CSH secundário na matriz do cimento, devido à reação pozolânica do metacaulim, forneceram uma oportunidade de conduzir à conversão do gel preliminar e secundário de CSH. Concluíu-se que é necessária atenção especial ao usar o metacaulim no concreto exposto à solução altamente concentrada de sulfato de magnésio. O comportamento do calor expansivo das argamassas curadas que contêm pozolanas e escórias foi investigado por RAMLOCHAN; THOMAS e GRUBER (2004). Na maioria dos casos, a adição de uma quantidade qualquer da mistura do material estudado diminuiu tipicamente a expansão em longo prazo, retardando a taxa de expansão e atrasando o início da expansão. Entretanto, a eficácia de uma pozolana ou de uma escória particular na expansão controlada pode depender de seu índice de alumina (Al 2 O 3 ). O metacaulim, que contém uma quantidade elevada de Al 2 O 3 reativa, foi o mais eficaz no controle da expansão em teores relativamente baixos da recolocação do cimento. A escória e a cinza volante, que são também fontes de Al 2 O 3, foram eficazes em suprimir a expansão em uns teores mais elevados da recolocação; sendo que as emanações da sílica foram mais eficazes na expansão, o que controlou os teores convencionais da recolocação, e uniforme em uma expansão mais elevada. RAMLOCHAN, THOMAS e GRUBER (2004) publicaram um segundo trabalho no qual estudaram o desenvolvimento microestrutural e microquímico das argamassas de cimento Portland que continham grande quantidade de sílica. Foram analisadas as amostras de metacaulim, escória de alto forno e cinza volante usando o microscópio eletrônico de varredura (SEM), XRD e análise de energia dispersiva (EDX). Observou-se que a incorporação dos materiais na mistura modificou a composição do gel de CSH e as quantidades dos produtos de hidratação e a microestrutura; a etringita obteve forma durante o armazenamento à úmido em todas as amostras, mas não acompanhou a expansão, sendo utilizada uma quantidade suficiente de metacaulim, escória de alto forno e cinza para substituir uma proporção do cimento Portland. Mesmo as amostras com grande quantidade de sílica não foram suficientes para eliminar a expansão, embora se acreditasse que a adição destes materiais com grande quantidade de sílica fosse suficiente para uma formação diferenciada da etringita. O trabalho de MONTANHEIRO (2003) apresentou um método alternativo para estimar o potencial pozolânico de materiais geológicos, baseado na análise de XRD de 26

27 argamassas obtidas a partir de uma mistura de duas partes de hidróxido de cálcio e uma parte de material moído e água. A mistura foi colocada para secar em estufa a 30 C, durante 7 dias, quando foi avaliada a capacidade de reação e fixação de cal pela determinação da resistência à compressão. A argamassa foi moída e submetida à XRD, que revelou os compósitos neoformados como produtos da reação pozolânica. Os componentes mais importantes foram associados ao CSH e suas formas derivadas com alumínio, ferro, sódio e potássio. A presença desses novos compostos indicou que o material geológico pode apresentar uma reação pozolânica favorável e, portanto, constituir uma pozolana natural. COURARD (2003) fez uma investigação para determinar os efeitos das adições de 5 a 20 % de metacaulim no cimento. Uma mistura com caulim natural também foi estudada. As propriedades do transporte e os comportamentos químicos foram analisados por meio dos testes da difusão de cloreto e sulfato. Observações depois de mais de 100 dias foram usadas para prescrever as misturas que reduziram a taxa da difusão de cloreto e da degradação por sulfato. Para o metacaulim, a melhor opção parece estar entre 10 % e 15 %, no que diz respeito ao efeito da inibição na difusão do cloreto e no ataque do sulfato. LI e DING (2003) descreveram as propriedades físicas e mecânicas do cimento Portland com metacaulim ou uma combinação de metacaulim e escória, mostrando a compatibilidade entre estes materiais e os superplastificantes. Depois que o metacaulim foi incorporado no cimento Portland, a força de compressão dos cimentos misturados foi realçada. Entretanto, a fluidez do cimento misturado com metacaulim tornou-se mais pobre do que aquela do cimento Portland na mesma dosagem do superplastificante. Quando o metacaulim com adição de 10 % e a escória ultrafina com 20 % e 30 % foram conjuntamente incorporados no cimento Portland, não somente houve o aumento das forças compressivas do cimento, como da mistura foi aumentada, mas também a fluidez da pasta dessa mistura de cimento foi comparativamente melhor do que a da mistura com metacaulim. Isso indicou que a escória ultrafina, misturada com metacaulim, pode melhorar as propriedades físicas e mecânicas do cimento. No estudo de ASBRIDGE (2002), foram pesquisadas as variações das distâncias nas microestruturas dos componentes hidratados das argamassas matrizes e nas misturas de cimento com metacaulim. As microestruturas da pasta do agregado apresentaram valores 27

28 de 14 a 22% mais baixos que nas maiorias das pastas das misturas, ou seja, o metacaulim aumentou o tamanho das microestruturas de 14% para 54%. O trabalho de POON (2001) avaliou o progresso da hidratação da mistura de metacaulim com cimento. Esse estudo mediu a resistência a compressão, a porosidade e a distribuição de tamanho dos poros, o grau de reação pozolânica e o índice das pastas de metacaulim misturadas em uma relação água/pasta de 0,3 %. As comparações foram feitas também com misturas contendo grande quantidade de sílica, cinza, e as feitas somente com cimento para controle. Verificou-se que em idades adiantadas, as taxas da reação pozolânica e do consumo do CSH nas pastas da mistura de metacaulim foram mais elevadas do que na de sílica e na de cinza. A maior atividade pozolânica do metacaulim resultou em uma taxa mais elevada do desenvolvimento da força e do refinamento da estrutura do poro para as pastas do cimento em idades adiantadas. Embora, a taxa da reação pozolânica do metacaulim tenha vida mais lenta após 28 dias de cura. ROY e SILSBEE (2001) prepararam argamassas com adições de sílica, metacaulim e cinzas, além do cimento Portland normal, para avaliar sua exposição em ambientes quimicamente agressivos. Foram simuladas as mais adversas condições químicas com a utilização de ácido sulfúrico, ácido clorídrico, ácido nítrico, ácido acético, ácido fosfórico e uma mistura de sulfato de sódio e magnésio. O resultado químico foi comparado juntamente com as medidas da força de compressão para saber qual mistura de cimento melhor se comportou neste tipo de ambiente, ou seja, a adição de sílica fume, metacaulim e cinzas podem melhorar a resistência ácida do concreto. O trabalho de ROJAS e CABRERA (2000) mostraram o efeito do metacaulim na microestrutura das pastas de cimento. As pastas que continham 0 %, 10 %, 15 %, 20 % e 25 % em massa de metacaulim foram preparadas em uma relação constante de água e pasta de 0,55 e curadas a 20 C, por períodos de hidratação de 1 a 360 dias. Foram investigadas as capilaridades e a evolução da porosidade do gel com o tempo de cura. Em uma segunda etapa do trabalho, foi verificado um método para estimar o grau de hidratação em misturas de metacaulim. Os valores do grau de hidratação e o cálculo da quantidade de hidróxido de cálcio existentes na pasta e dos dados obtidos da análise de DTA e de TGA. Segundo os autores, foi encontrada uma boa correlação entre a porosidade e o grau de hidratação. 28

29 ROJAS e CABRERA (2000) estudaram o calor da hidratação das argamassas dos concretos e chegaram à conclusão de que este pode ser diminuído por meio das adições de pozolanas. Os materiais que exibem atividade pozolânica podem diminuir o calor da hidratação por meio da substituição do cimento por pozolana. Assim, a evolução do calor da hidratação com o tempo representa um ponto de referência ao estabelecer a atividade pozolânica dos materiais. Nesse trabalho, foi estudada a influência da atividade pozolânica do metacaulim no calor de hidratação, em comparação com outros materiais pozolânicos tradicionais com grande quantidade de cinza e de sílica. Os resultados revelaram que as argamassas de metacaulim produziram um aumento ligeiro de aquecimento, quando comparados a uma argamassa 100 % de cimento Portland, devido à atividade pozolânica elevada do metacaulim. Com respeito ao calor de hidratação, a argamassa misturada com metacaulim mostrou um comportamento mais próximo àquelas com grande quantidade de sílica do que com cinza. 2.5 CONCRETOS COM ADIÇÃO DE METACAULIM CARMO e PORTELLA (2006) estudaram a utilização de materiais pozolânicos combinados com cimento para obter concretos mais duráveis. Em síntese, esse trabalho trata de um estudo comparativo entre concretos convencionais compostos com dosagens padrão de referência sem adição, dosagens com sílica ativa e com metacaulim. Os concretos foram produzidos em condições normalizadas de laboratório. Os valores de resistência à compressão foram aqueles comumente especificados em obras, como de barragens, ou seja, entre 20 MPa e 40 MPa, aos 28 e 90 dias. Além da análise das propriedades mecânicas, foi efetuada uma análise comparativa de custos dos concretos, em que se levaram em consideração os consumos de aglomerantes obtidos para as mesmas resistências propostas e os preços dos produtos praticados no Brasil. Os consumos totais de materiais cimentícios estudados foram da ordem de 180 a 650 kg/m 3 e o teor de adição de 8 % em massa de metacaulim e de sílica ativa em relação ao cimento, uma vez que esta quantidade foi suficiente para inibir a reação do tipo álcali-agregado presente no agregado. No trabalho de SOUZA e DAL MOLIN (2005), foi estudado o uso de argilominerais calcinados como o metacaulim, com elevado índice de reatividade como pozolana para o 29

30 concreto. Esse estudo adotou dois tipos de materiais, a caulinita e o metacaulim. No caso do metacaulim, além das vantagens técnicas, houve o benefício do uso ecológico deste produto. Inicialmente, as características químicas e mineralógicas dos materiais foram determinadas. Em seguida procedeu-se a sua calcinação e moagem para obtenção de materiais com atividade pozolânica. Após a moagem, obteve-se uma caulinita com as melhores características físicas. Os testes de laboratório foram realizados para verificar a atividade pozolânica destes materiais com cimento Portland e cal. Os resultados mostraram um desempenho baixo da caulinita e um desempenho elevado das misturas industriais. O desempenho baixo do caulinita foi creditado à falta da homogeneidade, moagem e calcinação. Segundo WONG e RAZAK (2005), o conceito da eficiência pode ser usado para comparar o desempenho relativo de várias pozolanas quando incorporadas ao concreto. Uma aproximação alternativa para a avaliação do fator k da eficiência de um material pozolânico foi proposta pelos autores. O método, desenvolvido depois da régua da relação de strength água/cimento de Abram, calcula a eficiência nos termos da força relativa e do índice cimentício dos materiais. A vantagem deste método é que somente duas misturas são requeridas para determinar o fator de k de uma mistura específica. Uma investigação no laboratório nas emanações da sílica e no concreto do metacaulim encontrou que os fatores computados da eficiência variaram com tipo, teor da recolocação e idade da pozolana. Em 28 dias, os valores de k variaram de 1,6 a 2,3 para o metacaulim e 2,1 a 3,1 para as misturas de sílica em 180 dias, os valores de k variaram 1,8 a 4,0 para o metacaulim e 2,4 a 3,3 para as misturas de sílica. Geralmente, os fatores de k aumentaram com as idades, mas as mesmas declinaram com índice pozolânico mais elevado. Observou-se, também, que a mudança na relação de água/cimento e metacaulim de 0,33 a 0,27 não afetou, significativamente, os fatores resultantes da eficiência. KHATIB e CLAY (2004) mostraram a absorção da água pela imersão total e pela ascensão capilar de concreto contendo metacaulim. O cimento foi substituído por até 20 % de metacaulim. Os resultados mostraram que a presença do metacaulim foi extremamente benéfica em reduzir a absorção da água pela ação capilar. Houve uma redução sistemática na absorção pela ação capilar com o aumento no índice de metacaulim no concreto. Essa diminuição foi feita pelo exame visual das amostras. A absorção pela imersão total, entretanto, tendeu a aumentar ligeiramente com o aumento no índice do 30

31 metacaulim. Entre 14 e 28 dias de cura, houve um aumento ligeiro na absorção da água pela imersão total e pela ascensão capilar para todos os concretos contendo metacaulim. A correlação entre as características da absorção, os módulos de elasticidade dinâmica, a força e a distribuição de tamanho do poro foram diminuídas. Segundo NITA, JOHN, DIAS, SAVASTANO e TAKEASHI (2004), as pozolanas com grande quantidade de sílica foram as mais usadas na formulação de cimentos para reforço das fibras de celulose e de PVA produzidos pelo método de Hatscheck. O trabalho de QIAN e LI (2001) relataram os resultados de um estudo de relacionamentos da tensão e compressão e de medidas da força da curvatura para o concreto que incorpora o metacaulim nas porcentagens de 5 %, 10 %, e 15 %. Os resultados dos testes mostraram que a tensão máxima de ruptura aumentou com o índice crescente do metacaulim, visto que os módulos elásticos mostraram somente pequenas mudanças. A área descendente de stress foi melhorada quando 5 % e 10 % do cimento foram substituídos pelo metacaulim. Também, a força da curvatura e a força de compressão aumentaram com o índice crescente de metacaulim. Os módulos compressivos da elasticidade do concreto mostraram um aumento pequeno com adição crescente do metacaulim. A resistência a compressão aumenta substancialmente em idades adiantadas e houve, também, uma resistência, em longo prazo, mais elevada. Conseqüentemente, o metacaulim foi uma adição muito eficiente. A trabalhabilidade do concreto foi pouco influenciada por índices pequenos de metacaulim (metacaulim de 5 %). Em adições mais elevadas de metacaulim, a esta pode ser controlada eficazmente por adições de superplastificantes. GEROTTO (2000) mencionou que a formação da mulita em temperaturas próximas a 1400 C melhora consideravelmente as propriedades a altas temperaturas do concreto aluminoso. Nesse trabalho, foi investigada a possível substituição da sílica ativa em concretos aluminosos auto-escoantes e sem cimento (0,07 % de CaO) de alto desempenho a quente, por caulim e metacaulim, ambos de alta pureza e tamanho micrométrico, similar à sílica ativa. O menor custo dessas matériasprimas, associado ao fato de formarem mulita em temperaturas próximas a 1200 C, muito inferiores à da sílica ativa, são fatores que os tornam muito promissores para aplicações em concretos aluminosos. Os resultados mostraram que a utilização do caulim promoveu características de fluidez e empacotamento muito similares às dos concretos com sílica ativa, enquanto 31

32 que o uso de metacaulim não proporcionou valores tão expressivos. As formações de mulita ocorreram próximas a 1200 C, muito inferior àquela observada para a sílica ativa (1400 C). Contudo, a resistência mecânica a quente dos concretos com caulim e metacaulim foi afetada pela formação de trincas na matriz, provavelmente, decorrente da superior sinterabilidade dessas matériasprimas silicoaluminosas. Para a realização deste trabalho a hipótese principal foi verificar o comportamento da queima rápida da caulinita sem a presença de caulinita residual e a geração de mulita pela queima excessiva da metacaulinita gerada conforme demonstrado na Equação 1 e das Equações 2 e C 2Al2 O3 3SiO2 2[ Al2O3 SiO2 ] + SiO EspinélioAl:Si Equação 2 Mulita1:1 + Cristobalita 2 > 1400 C 3[ Al2O3 SiO2 ] 3Al2O3 2SiO2 + SiO Mulita1:1 Equação 3 Mulita 3:2+ Cristobalita PRODUÇÃO DE METACAULIM Na calcinação de forno tradicional, a amostra é retirada das jazidas e levada a um britador onde será previamente britada. Em seguida a amostra é enviada por esteira para um silo pulmão, deste silo ela é transferida por balança dosadora à uma outra esteira, a qual envia o material para o forno, onde é queimado (calcinado) por um tempo e temperatura determinados de acordo com o combustível utilizado no maçarico. Esse tempo de residência dentro do forno e combustível deve ser acompanhado, pois são eles que irão definir se será obtida a melhor condição de calcinação do material para a obtenção do produto final, no presente caso, metacaulinita (FIGURA 3). 32

33 Figura 3 Representação esquemática da estrutura de uma planta tradicional de calcinação de pozolana. O calor dentro do forno rotativo desidrata e transforma a caulinita em metacaulinita e geram outros compostos além da metacaulinita, conforme observado nas EQUAÇÕES 1 a 3. Nesse processo de calcinação, entram no forno desde partículas micrométricas até partículas de três polegadas de diâmetro. Na calcinação tradicional, como o material entra na forma bruta dentro do forno, obtém-se desde partículas subqueimadas até partículas super queimadas. Ao se analisar uma amostra queimada em fornos tradicionais por XRD, observa-se a má queima das partículas, que será evidenciada por resíduo de caulinita, e a super queima evidenciada pela formação de mulita. Após a fabricação, esse material fica estocado em um silo até que seja dosado em um moinho de bolas com clinquer, gesso e óxido de cálcio para a fabricação do cimento Portland pozolânico. 33